日本酒やグルメ、ダイエット等、興味のあることを色々ご紹介します。

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我が家の中二の娘は、夏休みの課題である自由研究で「霧箱を使って素粒子を見る」に挑戦しました。

福島原発の事故により、春から連日「放射線」のことがニュースで取り上げられていて娘も関心を持ったようですが、「放射線」が良く分からない。なんと言っても「見えない」ので実感がわかない。

それで、僕が「霧箱」という小学校の工作程度で作れるもので見えるよ、と教えたところ興味を持ったらしく挑戦することにしました。

「霧箱」とは、容器の中でアルコール蒸気の過飽和状態を造ることによって、荷電粒子(電荷を持った粒子)の飛跡を可視化する道具です。とてもアナログな道具なのですが、「霧箱」によって素粒子が可視化されることで、ノーベル物理学賞を受賞した科学者もいる侮れない道具でもあります。

作成したのは、簡単に作れる「拡散霧箱」と言うもので、主な材料は以下の通りです。

1)容器:台所にあったパイレックスの保存容器を使用しました。
2)アルコールを染み込ませるもの:すきまテープを使用。脱脂綿とかでも可能
3)ドライアイス:ネットで購入(3kgで2100円。送料込)
4)無水アルコール:薬局で購入(1Lで1280円)
5)黒い紙:飛跡が見えやすくするために容器の内部を覆うもの(A3で50円)
6)懐中電灯:家にあるものを使用。なるべく明るい方が良いらしい
7)サランラップ:容器にふたをするために使用。

以上です。詳しくは、「霧箱 作り方」で検索するとサイトがたくさんヒットします。

DSC01031.jpg

↑こんな感じで観測します。容器の上部に張ってある「すきまテープ」に無水アルコールを染み込ませて、底部をドライアイスで冷やします。容器自体は、発泡スチロールの箱(ドライアイスが入っていたもの)に入れてあります。

最初は、なかなか観測できませんでした。観測が上手に行くポイントは、

①容器の上部と下部の温度差を大きくする:容器の高さが十分ある(10センチ以上)方が良いようです。
②懐中電灯の当て方。色々試して下さい。
③アルコールの量:これでもか~って言うくらい染み込ませた方が良いようです。
④容器の底を均一に冷やす。

などです。

この中でも④は重要な気がします。最初、観測できなかったときは、ドライアイスの砕き方が中途半端だったので、こんな感じで砕いた後に「ざる」でふるいに掛けてパウダー状にして使いました。その方が均一に冷やせます。

DSC01032.jpg

懐中電灯の照らし方も底の方を照らしたり、中間を照らしたりなど色々やっているうちに、シュッと太くて短い飛跡が観測できました。たぶん、空気中のラドンがアルファ崩壊したアルファ線だと思います。その後、細くて長い飛跡(たぶん宇宙線のミューオン)やグルグル回るような飛跡(たぶん、ベータ線)や、もやもやした飛跡(たぶん、ガンマ線によってはじき出された電子)などの自然放射線が観測され始めました。

こんなアナログな簡単な工作で作った道具で「素粒子」が観測できるなんて驚きます。

でも、そんなに沢山は観測できないので、「線源」としてキャンプで使用するランタンの「マントル」を入れてみました。メーカーによって異なるようですが、マントルには放射性物質の「トリウム」が含まれたものがあるようです。

トリウムの同位体は、アルファ崩壊を繰り返して鉛に変化します。

Th228⇒Ra224 α崩壊 半減期約2年
Ra224⇒220Rn α崩壊 半減期3.66日
220Rn⇒216Po α崩壊 半減期55.6秒
216Po⇒212Pb α崩壊 半減期0.145秒

後半でラドン220がα崩壊を繰り返して鉛212になる時、ポロニウム216の半減期が極めて短いため、アルファ線がほぼ同時に発生するために折れ曲がった飛跡ができます。これを観測したかったのですが、残念ながら一回しか見えませんでした。

購入したマントルは、キャプテン・スタッグ社のもので、ネットで推奨されていたのですが数年前の情報なので成分が変わったのかもしれません(ホームセンターで480円でした)。

DSC00995.jpg

また、飛跡がいつ出るのか予測できないので写真撮影も上手く行きませんでした。なんとか、それらしいものが取れたのが、この写真です。

alpha_1.jpg

分かりにくいかもしれませんが、太くて短い飛跡が何とか確認できます。肉眼では、もっとはっきりと観測できます。ミューオンらしい飛跡は、はるか宇宙の果てから飛んできたかと思うと「おぉー」って感動さえします(理系バカの僕だけかもしれません)。

注意点としては、ドライアイスはマイナス76度の低温なので、扱う時は必ず軍手を着用する事。アルコールは引火しますから火気厳禁ですし、酔っ払うのでアルコール蒸気を吸いこまないこと、また、ドライアイスは二酸化炭素ですから換気を十分行う事などです。

このような注意点を守れば、危険も少なく楽しい実験ができます。費用もドライアイスとアルコールで3000円程度掛かるくらいですが、ドライアイスはアイスクリームの保存用に付けてくれるものでも出来るので、通販で3キロも購入する必要はないと思います。

中学生や高校生の娘さんと会話が少ないとお嘆きのお父さん方にお勧めしたい自由研究です。
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米の放射線量(内部)を二度に亘って測定することが青森、秋田、岩手県以外の静岡県以北の県で実施されることが決まった。そして、500Bq/Kg以上の米が検出された場合、その県産の米は出荷できない合併前の旧市町村単位で出荷停止という。

このことに関連して、「東北/北関東」の米が消費者から相手にされないのでは、という危惧を感じたのだと思うが、秋田の某蔵元がtwitterで、

「基準値以下なら、なんでもかんでも出荷オッケーでなくて、米は、確認された放射線量を明記すべきですね。それが行われないなら、東北/北関東の米は、消費者から相手にされないのでは? でも、独立系農家ならできるはず、ぜひやってください!」

と、つぶやいていた。

独立系農家というのが、どういうものなのか良く知らないけど多分、農協にお米を卸さないで直販している農家さんのことだと思う。なぜ、「独立系農家ならできる」と彼が考えているのか分からないけど、「放射線量を明記」することに、どの程度意味があるのだろうか?

1)技術的な問題点
独立系農家さんの場合、10Kg単位で袋詰めして1000袋くらいを販売していると仮定すると、この1000袋全てを測定するのが望ましいけど現実問題としてやるのは大変だと思います。

問題となる核種をCS137(セシウム137)に単純化して考えても、β線とγ線の両方を出しています(正確に言うと少し違うけど)。γ線は透過能力が高いので、シンチレーションカウンタで簡易測定は可能だと考えますが(話を簡単にするためCPMからベクレルへの換算については割愛します)、β線は簡単ではないようです。

⇒参考:http://bit.ly/ePrwlY

これによると、内部被曝の場合、環境物質中の特定の放射線核種の濃度を測定しない限り、定量的な評価は出来ません。そして、その濃度を測定するには「時間」と「労力」が必要になるようです。

放射線核種を特定するには、「高純度ゲルマニウム半導体検出器」のような一台3,000万円する機器を使用する必要がありますが、これを独立系農家さんが単体で購入する事は無理でしょうし、操作にも専門的な知識が必要なため現実的ではありません。

簡易的には、上で上げた資料のように「全ベータ放射能測定法」のような測定方法ですが、簡易的とは言っても、それは研究者レベルの話であって一般人には無理そうです。

内部被曝の場合は、空間線量をサーベイメーターで計測するような、小学生の科学実験レベルでは無理なようです。

資料を炭化させたりかなり手間のかかる作業が必要です。これを1000袋で行うのは無理があると思います。

そこで、現実的に対処するには、田圃単位で取れたお米からサンプルを取って測定することになると思います。この場合、田圃のお米の汚染度が均一である保証はどこにもないので商品に表記されるのは「参考値」です。

また、多くの農家が専門機関に依頼すれば、順番待ちになり結果が分かるまで相当の時間コストが掛かる可能性が考えられます。

一定の目安にはなるでしょうが、農家の方がここまで手間とコストをかけて行うことに僕は疑問を感じます。

2)消費者心理の問題点
政府の基準値は500Bq/kgです。これ以下であれば流通できますが、商品の袋に「499Bq/kg」と記載されていたら買うでしょうか? 基準値以下ですが、おそらく買わないと思います。

では、「350Bq/Kg」であったら、どうでしょう。「5Bq/Kg」だったら?

消費者心理として、大方の方は「0Bq/Kg」以外は、買わないのではないでしょうか?

多くの手間とコストを掛けて、消費者のために放射線量を商品に記載することは逆の効果を生んでしまう可能性が高いと思います。

僕が「数値を明記」することに危惧を抱く理由です。

「基準値以下」だけで十分なのではないかと思うのです。むろん、消費者は「以下」だけでは納得しないかも知れませんが、独立系農家の方であれば、顧客との「信頼関係」があるでしょうから「基準値以下」と明記すれば良いように思います。

そして、根本的に問題なのは「放射能」や「放射線」ではなく「発がん性」だと言う事を忘れてはならないと思います。ここのところが十分に論議されていないように思います。

放射性物質が問題視されるのは、放射線が細胞の核内にあるDNAを傷つけ、そのことにより細胞が「がん化」する可能性があるからです。蛇足ですが、「がん化」した細胞が「遺伝」すると言った専門家がいたようですが、生殖細胞のDNAでない限りは「遺伝」なんかしませんし、「遺伝」するにしてもメンデルの法則から、子供の代で50%、孫の代で25%と確率的には等比級数的に減っていきます。

「がん」化については「閾(しきい)値」の問題がありますが、専門家が分からないものを素人が議論しても無駄だと思います。

ただ、「閾値」なし派の先生方からの納得できるデータを見たことがなく、DNAには何種類ものバックアップ(自己修復)能力があり、放射線の飛び交うなかで「生命」が誕生し進化してきた事実を勘案すると、「閾値」なしとするには疑問を感じます。

とはいえ、「閾値」については、はっきりと分からないので、内部被曝について「放射線(放射能)」は「白血病」や「がん」の治療に使用されているという事実を上げます。

これは、内部被曝です。

「甲状腺機能亢進症」の場合、放射性ヨード(ヨウ素131)を1.85×10^8Bq(1.85億ベクレル)経口摂取します。ヨウ化ナトリウムの形で飲むようですが、この時の被曝量は約4Svになるそうです。外部被曝で4Svを一度に浴びたら、50%の致死量ですが治療では同じ量を使います。

患者さんは、2週間程度で退院されるようです。

これが、甲状腺がんの場合、一回にヨウ素131を3.7×10^9 Bq~7.4×10^9Bqだそうですから「甲状腺機能亢進症」の約20倍です。飲料水の基準の300Bq/kgの1000万倍にもなります。シーベルト換算したら、外部被曝なら致死量を遥かに超えています。

「放射線」により「がん」になるかもしれないですが、一方で「放射線」は「がん」治療に使われ有効な治療法とされています。

「放射線」について偏った(肯定、否定含めて)情報だけが広まり、それにより牛肉を買わなくなったり、福島県産の農産物を買わなくなったりしています。

「放射線」が問題なのではなく、「がん」化の可能性が問題であり、その可能性は低いということを消費者が心から理解していれば、風評など起こらないと思うのですが、危険性をことさらに誇張して報道するマスコミの影響は大きいと思います。

それに影響された一般人がブログ等で「間違ってはいないけど、正しくもない」情報を拡散させ、自己検証能力の低い人々が巻き込まれているのが、現状だと思います。

放射線の影響を彼らに比べて低く評価している人間は、「原子力村の住人」「御用学者」として糾弾され、人権派弁護士や作家から訴訟を起こされます。

感情論ではなく、データや事実の積み重ねから、自己判断することが重要だと思います。
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